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Nikkei X-TECH_2024.4.12

월면 경제권
'달 표면에서 휴대폰'이 될까
노키아, 2024년에 세계 첫 4G/LTE 실증

핀란드 노키아가 미 항공우주국(NASA)과 공동으로 추진하는 세계 최초의 달 표면 이동통신 네트워크의 실증이 2024년 내에 이루어질 전망이다.

미국 스타트업 기업인 Intuitive Machines(이하 Intuitive)가 2024년 가을에 계획하고 있는 두 번째 달 착륙 미션 ‘IM-2’에서, 노키아가 개발한 4G/LTE 시스템을 달 표면에 수송해 통신 기능을 실증한다. 실증의 목적은 지구와는 크게 다른 달 표면 환경에서 이동통신 네트워크를 사용할 수 있는지 여부를 조사하는 것이다.

Intuitive는 2024년 2월에 민간 최초로 달 착륙에 성공한 기업이다. Intuitive는 달 수송을 민간 기업에 유상으로 맡기는 NASA의 서비스 ‘CLPS(Commercial Lunar Payload Services)’에 선정되었기 때문에, 최초 미션에서는 NASA가 달 표면에서 사용하는 6개의 과학 조사 기기 등 총 12개를 수송했다.

IM-2도 첫 번째의 ‘IM-1’과 마찬가지로 달의 남극 지역에 착륙할 예정이어서, 달에 존재한다고 여겨지는 수빙(水氷) 탐사를 실시한다.

NASA는 2020년대 말까지 달에서의 지속가능한 탐사 활동을 확립하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 실현하기 위해서는 대역폭이 넓고 신뢰성이 높은 통신이 필요하게 된다.

달 표면에서 선외 활동을 하는 우주인이나 달 표면을 주행하는 탐사차량(로버)에서 고화질 영상이나 방대한 센서 그리드 데이터 등을 실시간으로 전송하기 위해서다. 그래서 NASA는 지상에서 성숙한 기술인 4G/LTE에 주목해, 우주에서 최초가 되는 4G/LTE 네트워크를 실증하기 위해 노키아를 선정했다.

한편, 노키아는 가혹한 달 표면 환경에서의 실증을 통해 얻은 기술이나 지식을, 지구의 원격지로의 이동통신 네트워크의 전개에 이용할 수 있다고 보고 있다. 또한 “최종적으로는 달에 상설 이동통신 네트워크를 전개해 로버, 로봇, 인간 방문자가 음성이나 비디오, 데이터 등을 손쉽게 송수신할 수 있도록 하겠다. 달에 대한 진출은 멀리 떨어진 우주의 구석구석을 연결하기 위한 첫걸음이다”(노키아).

-- 지상에서 영상을 실시간으로 확인 --
이번 실증에서 사용하는 달 표면용 4G/LTE 시스템은 노키아 산하의 Nokia Bell Labs가 개발했다. 이 시스템은 2개의 주요 컴포넌트로 구성된다.

1개는 기지국 유닛으로, Intuitive의 달 착륙선(랜더) ‘Nova-C’에 통합된다. 다른 하나는 안테나를 포함하는 소형 무선장치로, Nova-C가 달 표면에 수송해 전개하는 2개의 로버, ‘MAP Prover’(미국 Lunar Outpost)와 ‘Micro-Nova hopper’(Intuitive Machines)에 탑재된다.

달 표면에서 랜더와 로버는 4G/LTE로 연결되며, 달의 낮 시간에 최대 12일간 작동할 예정이다. 사용하는 주파수는 업로드가 1.71G~1.785GHz, 다운로드가 1.805G~1.88GHz이다. 상세한 스펙은 알 수 없지만, 지금까지 우주 통신에서 사용되어 온 초단파(UHF) 시스템과 비교해 훨씬 넓은 대역폭을 제공한다고 한다.

로버가 촬영한 영상이나 취득한 데이터는 랜더를 경유해 무선으로 지상에 전송된다. 지상의 미션 관제사는 거의 실시간으로 영상을 보거나 데이터를 분석할 수 있다. 또한 로버가 자율적으로 작동하지 않을 때 지구에서 원격으로 로버를 제어하기 위해서도 이 통신이 사용된다고 한다.

유니크한 것은 수빙 탐사가 임무인 Micro-Nova hopper이다. 크기가 가로, 세로, 높이 모두 약 76.2cm인 로버로, 추진 시스템을 이용해 달 표면을 점프하듯 단시간 비행해 크레이터(충돌구) 깊숙이 이동한다. 비행 중에도 랜더와의 이동통신 접속을 상시 유지한다.

크레이터를 내려가면 이동통신 네트워크와의 접속이 끊어지는데, 그 동안은 자율적으로 촬영과 데이터 수집을 하고, 크레이터에서 나온 뒤에는 다시 통신을 접속한다고 한다.

-- 문제 발생 시 고속 재시동 --
실증에서 사용하는 4G/LTE 시스템은, 고진공으로 대량의 방사선이 나와 온도차가 최대로 섭씨 약 300도나 되는 가혹한 달 표면 환경을 상정하고 개발했다. 발사 시나 달 착륙시의 진동에 견뎌야 하고, 1kg당 1억엔 이상인 고액 수송비를 줄이기 위해서 소형 경량이여야 하고, 그리고 사용할 수 있는 전력에 제약이 있기 때문에 전력 절약으로 가동하는 설계가 강하게 요구되었다고 한다.

소형 경량화에서는, 지상용으로 사용하고 있는 무거운 부품을 가능한 한 경량 부품으로 교환했다. 예를 들면, 캐비티 필터를 세라믹 기반의 부품으로 바꿔 무게를 5분의 1로 줄였다.

달에는 대기가 없어 태양의 열이나 내부 부품에 의해 기기의 온도가 지상보다 상승하기 때문에 열을 추출해 배출하는 방법을 찾아야 한다. 그래서 지구상에서 사용하고 있는 대류 기술이 아닌 전도와 방사에 의해 과도한 열을 배출하는 열관리 솔루션을 설계했다.

달을 포함한 우주공간에서는 시스템에 어떠한 문제가 발생했을 때, 기본적으로 인간이 현지에 가서 수리할 수는 없다. 즉, 자기 회복 등의 기능이 필요하게 된다. 개발한 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 용장성을 높이는 설계는 물론, 장애가 발생했을 때 신속히 회복하도록 ‘고속 재시동 기능’이 포함되어 있다고 한다.

또한 노키아의 미국법인은 미 국방부(DoD) 산하의 국방고등연구계획국(DARPA)이 추진하는, 달 표면 인프라 구축을 위한 연구 프로젝트 ‘LunA-10(10-Year Lunar Architecture)’의 위탁 조사처의 하나로 선정되었다.

 -- 끝 --

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